MAKK
Lehet-e gazdaságos az intelligens hálózat? Intelligens Energiarendszerek konferencia Budapesti Műszaki Főiskola 2007. november 27. Fucskó József MAKK Magyar Környezetgazdaságtani Központ email:
[email protected] www.makk.zpok.hu 1
MAKK
Kell(enek)-e, és mi célból intelligens hálózat(ok)?
Mit tud, amit a mai merev CG+radiális hálózat nem, vagy csak korlátozottan tud? - Rugalmasan (kis)fogyasztói, (kis)termelői és biztonságosabb rendszerműködtetési igényeket kielégíteni, aktívan reagálni - Beleértve helyi energiatárolást is
-
Sok kiserőmű, illetve megújuló elosztott termelését befogadni - Problémák: feszültség intervallumok tartása, zárlati teljesítmény növekedése
-
Ezeket részben technikai feltételek (kommunikációs, távkontroll, védelmi rendszerek ki nem fejlesztettsége vagy csak be nem épített) hiánya, részben ösztönzők hiánya miatt ma nem nyújtja
- De megéri-e egyáltalán a fenti lehetőségek kialakítása az erőfeszítéseket, ráfordításokat?
2
MAKK
Mit jelent, hogy gazdaságos?
• A privát költségek és hasznok (azaz a befektető) szempontjából: – Beruházási költségek – Működtetési költségek (üzemanyag, munkaerő, karbantartás) vs – Bevételek
• A társadalmi költségek és hasznok (minden érintett) szempontjából, azaz a fentiek plusz: – Környezeti externális költségek/hasznok – Villamosenergia-rendszer (VER) szintű externális költségek/hasznok
• Az új berendezés, elrendezés (konfiguráció), intézkedés, program (megfelelő diszkontált, a tőke elérhetőségének költségét figyelembe vevő cash flow számítási módszertan alkalmazásával) nagyobb haszonnal jár-e mint költséggel, azaz megéri-e az egyéni vagy társadalmi áldozatot xx 3
Hogyan lehet gazdaságos? MAKK
• Ugyanazt alacsonyabb költséggel nyújtja – Innováció, jobb szervezés, méretgazdaságosság (economies of scale), fogyasztóközeliség •
Ugyanazon (vagy akár magasabb) költségen „megfelelően nagyra értékelt” jobb minőséget nyújt (pl. megbízhatóbb ellátást)
•
Újabb értékes termékeket és szolgáltatásokat is nyújt – Economies of scope • Pl. Hőt, hűtést, nagyobb biztonságot, energiamegtakarítást, választási lehetőséget, energiatárolás, szabályozhatóság, tartalékszolgáltatás
• Teljesíti-e a fenti kritériumokat/lehetőségeket a decentralizált termelés/erőforrás, illetve az intelligens mikrogrid? – Sok kicsi általában túl sokra megy – magasabb tranzakciós költségek (több szerződés, több figyelem, koordinációs/aggregátor szervezetek fenntartása) – Izolált mikrogrid, autonómia? – némelyeknek érték, de alapjában véve az összeköttetés, a választás lehetősége biztonságot nyújtó érték – Tudja-e valami kompenzálni a tranzakciós költségek növekedését?
4
MAKK
Milyen feltételekkel gazdaságos az intelligens hálózat?
• A komponensek hatékonysága • Hatékonyság a komponensek technikai és szervezeti kapcsolódásaiban, együttműködésében
5
Gazdaságos a kicsi, ill. megújuló? MAKK
• A privát költségek és hasznok (azaz a befektető) szempontjából – Méretgazdaságosság – egyelőre NEM • Az optimális egységköltségű méret bár kisebb, a szakadék csökken, de NEM a néhány MW vagy kW méret • Megújuló energia előállítása (még) általában drágább mint a konvencionális – De megújuló csökken, konvencionális előbb-utóbb nő (?)
– Bevételek – a termékek piaci ára, + a támogatási, ill. externális hasznok visszaáramoltatási rendszerének bőkezűségétől függően kompenzálhatja a fenti többletköltséget
• A társadalmi költségek és hasznok (minden érintett szempontjából), azaz a fentiek plusz – Sokrétűség, diverzifikáció mind üzemanyagellátási, mind technikai üzembiztonsági szempontból előnyös is lehet – A megújulók környezeti hasznai értékelendőek lennének pl EXTERNE II módszertan alapján – Kis CHP jobb környezeti hatása nem egyértelmű – VER externális költségek/hasznok – ld folyt.
6
MAKK
PV egységköltség csökkenése
100
Modul ár $2001 per Watt
1976
z z z z
10
1
z
1983
z z z
1981
0
1
10
1990
zz z zzzzzz zzz 1987 zz zzzz2001
100
1000
10 000
Kumulált kapacitás, MW Forrás: W. Krewitt, NEEDS, 2007
7
PV beruházási költségelőrejelzés
MAKK
PV system cost reduction 7
6 2004: 5 €/Wp (PV-TRAC)
5 2010: 3 - 3.5 €/Wp (PV-TRAC)
€/Wp
4 2030: 1 €/Wp (PV-TRAC)
3
2020: 2 €/Wp (PV-TRAC)
2040: < 1 €/Wp (PV-TRAC)
2
1
0 2000
2010
2020
2030
2040
2050
2060
Year Pessimistic
Optimistic / Realistic
V. Optimistic / Techn. Breakthrough
Forrás: P. Frankl, NEEDS, 2007
8
Szélerőművek fajlagos beruházási költségei („tanulási” görbe) fajlegos beruházás Dániában, €/kW
10 000
1981 2000 1 000
100 10
100
1 000
10 000
100 000
halmozott teljesítőképesség a világon, MW 9 Forrás: Strobl idézi Energiewirtschafliche Tagesfragen, 57. k. 7. sz. 2007. p. 28.
Költségtrendek - találkozások 60
10 9
Berlin (850 h/a)
50
6
villamos energia ára, UScent/kWh
egységár, Eurocent/kWh (reál)
8 7
USA villanyár
új szélerőművek termelési költsége
erőműtermelési költségek
5 4 3
tőzsdei árak
2
Párizs (1000 h/a) Hong Kong (1300 h/a) Bangkok (1600 h/a)
40
Los Angeles (1800 h/a)
30
20
10
1 0
2000
2004
Forrás: Strobl idézi www.dena.de
2008
2012
2016
2020
0 2005
2010
2015
2020
2025
10
Forrás: Strobl id. Asia Pacifiv Equity Research, JPMorgan – Solar Power, 2006. szeptember 18. p. 11.
A DVT hasznai MAKK
• Opciós érték (a kis növekmények választhatóságának előnye) – termelési túlkapacitások csökkenése – belépési idő csökkenése – a hosszútávú terhelési (értékesítési) előrejelzés kockázat csökkenése (a téves előrejelzés kevésbé jár költséges konzekvenciákkal)
• A fentieket a racionális versenypiac is figyelembe veszi • Megbízhatóság (DVT növelheti és csökkentheti) – Érték: az áramkimaradás elkerült költsége – Mi a hálózat megbízhatóságának átlagos szintje? – Mely fogyasztó tart igényt/hajlandó fizetni az átlag feletti megbízhatóságért? – „Együtt” működés: – a hálózat támogatást (“pótlást”) nyújthat a DVT-nek és ford. – hálózati problémák esetén a DVT-nek viszont még le kell válnia 11
Opciós érték - kvantitatív példa MAKK
Feltevések: -Reáldiszkontráta: 5% (ez inkább nagyobb); -A kis erőmű és a nagy erőmű egységköltsége ugyanakkora (Ft/kW); -a kis erőmű belépési ideje egy év, és kapacitása megegyezik a helyi éves terhelésnövekedést kiszolgáló kapacitásigénnyel; -Méretarány: a nagy erőmű és az éves kapacitásnövekedés-igény aránya; A %-os értékek megmutatják, milyen költségtöbblettel lehet még versenyképes a kis erőmű (nagyobb diszkontráta mellett ezek az értékek még nagyobbak) Nagy erőmű belépési ideje (évek) Méretarány
1
2
3
4
5
1
0%
5%
10%
16%
22%
2
5%
10%
16%
22%
28%
3
10%
15%
21%
27%
34%
4
15%
20%
27%
33%
40%
5
20%
26%
32%
39%
46%
6
25%
32%
38%
45%
53%
7
31%
37%
44%
52%
60%
8
36%
43%
50%
58%
66%
9
42%
49%
57%
65%
73%
10
48%
55%
63%
72%
81%
12
A DVT/erőforrások hasznai folyt. MAKK
•Elosztói kapacitás költségek halasztási értéke – előfeltétel: terület- és időspecifikus elosztói határköltség alapú hálózatfejlesztés/tervezés - beágyazott termelés statisztikai megbízhatóságával elosztói kapacitástervezés? – opciók (a legkisebb költségű lehetőség választása): •centralizáltan termelt áram + új átviteli és elosztó kapacitás vs •DVT a terhelésnövekedés közelében* •kereslet oldali menedzsment* •Hálózati működéssel és fenntartással kapcsolatban: –hálózati veszteségek csökkentése –feszültségszabályozás támogatása –meddő teljesítmény gazdálkodás támogatása – VER berendezések élettartamának meghosszabbítása –Decentralizált tárolás – egylőre nagyon drága (pl 1000-1500 EUR/kW szél beruházás, 5000 EUR/kW hidrogén üzemanyagcella *A 2003/54/EC vill.en. piaci direktíva előírja az elosztó hálózatoknak ezen opciók figyelembevételét is. Olaszországban és Németo-ban már vannak részlegesen ilyen ösztönzést nyújtó komponensek. Hollandiában a meddőenergia szabályozásnál a DVT is figyelembeveendő.
Azonban ha a hálózati beruházási költségek (és azon a megtérülés) könnyen 13 hatósági elismerést nyernek, az olcsóbb opciókat nem keresi a DSO
MAKK
Egy USA felmérés üzemanyagcella esetére (Joel N. Swisher, 2002, Rocky Mountain Institute, www.rmi.org)
Hasznok A termelt villamos energia értéke A termelt hőenergia értéke Opciós érték (termelő kapacitás) Halasztási érték (elosztó kapacitás) Hálózati veszteség csökkenése Egyéb hálózati költségmegtakarítás Megbízhatóság értéke
$/kW/év 100-150 100-150 50-200 50-200 25 50-150 25-250
14
MAKK
A DVT problematikus költségei • Csatlakozási költségek – direkt ill.“sekély”: csak a hálózatig vagy – indirekt ill. “mély”: hálózat megerősítése is • Tartaléktartási ill. kiegyenlítő vill.energia költségek – elsősorban szélenergia, fotovoltaikus, esetleg vízenergia esetén – Tárolási alternatíva drága • Megnövekedett tranzakciós/admin költségek • Mérési költségek 15
MAKK
• • • • •
Jövőkép: az aktív hálózat, mint rugalmas struktúra Aktív hálózat - mind technikai és üzleti értelemben A hálózat kapcsolódásokat - „hálózatosságot” szolgáltat A „végtelen” kapacitású hálózat helyett spec. igényre szabott h. Tehát : interaktív a rendszerhasználóhoz való viszonya Az aktív menedzsmentnek és az integrált kommunikációs és információs technológiai újításoknak köszönhetően sokkal kiélezettebben, a határaihoz közelebb működhet
• Struktúra: radiális helyett hurkolt • Kisebb helyi kontroll területekből - „cellák”-ból épül fel • A szolgáltatások a csatlakozásokhoz egyedi módon tartoznak • Ösztönzői olyanok, hogy miközben saját szempontjából optimalizál, egyben a VER szempontjából is optimális konfigurációt valósít meg
16
MAKK
Jövőkép folyt.: az aktív hálózat analóg az Internettel • Mindig több potenciális útvonal áll rendelkezésre • A torlódások aktív kezelése • A túlterhelések, hibák terjedésének megakadályozása a hálózat „beteg” részének izolálásával
17
MAKK
Hálózati innovációk szükségessége •
• • • • • • •
A csak egyirányú energiaáramlásra tervezett hálózat problémákkal szembesül, amikor sok DVT kapcsolódik rá: – kétirányú energiaáramlás – rendszerstabilitás – feszültség és meddő energia Új védelmi koncepciók szükségesek Több automatikus kontroll és kommunikáció szükséges Passzív helyett (inter)aktív hálózatok Dánia - ELTRA való világ tesztprojektek A közlekedéssel történő integráció lehetőségei? (autó, mint decentralizált, mobil, hálózatra csatlakoztatható fogyasztó, tárolási, szabályozási eszköz) Piaci fejlődés is szükséges, pl kereslet oldali szabályozáshoz differenciált(abb) árazás a kisfogyasztók, háztartások irányába is Virtuális erőművek (sok kiserőmű high-tech szövetkezete) nem felt kis autonóm mikrogridbe zárt kis VE-k, hanem egy nagy intelligens hálózaton sok versenyző VE 18
MAKK
Valósidejű (vagy legalább időszakfüggő) árazás és intelligens mérés
19
MAKK
Tehát, lehet-e gazdaságos?
• Ha a kis és megújuló vs konvencionális termelő költségtrendek találkoznak • Ha a tranzakciós költségek csökkennek • Ha az ICT, kontroll és védelmi technológiák fejlődnek és költségeik csökkennek • Ha a tárolási költségek csökkennek • Ha nem izolált mikrogridek, hanem összekapcsolt cellák • Fejlődik a vill. en. és rendszerszintű szolgáltatási piac és kereskedelem • Valamint a szabályozás monetáris ösztönzőkkel elismeri a környezeti és hálózatos externális hasznokat • Azaz ha olcsóbban, többet, igényre szabottan és jobb minőségben nyújt • Mindez csak további innovációk révén lehetséges 20
MAKK
Köszönöm a figyelmet! MAKK Magyar Környezetgazdaságtani Központ www.makk.zpok.hu
email:
[email protected]
kapcsolódó honlapok: www.sustelnet.net www.solid-der.org
21